• 汇集公众科学智慧交流科学思想见解
  • 点燃科学智慧火花构建互动交流平台
科学智慧火花
发表评论  0                

综合分析在地质勘探工作中的应用及其混沌性和量子性

投稿时间:2016-11-10 13:17 投稿人:王京贵 【字号: 访问量:

在地质勘探中,综合分析的应用主要是将地表地质资料与物、化探,遥感等资料综合起来分析成矿条件,如果有钻探资料更要联系起来,综合考虑本地区有没有成矿条件及进一步工作,进行勘探的价值。即从普查到详查,再到钻井勘探。

在综合分析中,虽然物、化探资料,遥感资料很重要,但综合时要以地表地质资料为基础,特别是看得到、摸得着的地质资料为主,不能本末倒置,研究各种地质异常的价值。因此,离开地质资料的综合分析是错误的综合。

地表地质资料本身内容也很繁杂,有构造、地层、岩浆岩等,这方面也要做综合考虑。探索其成矿条件是否存在?

综合才能全面,不漏掉任何可以取得的信息。

综合分析的特点具有混沌性和量子性。主要是从微观入手达到宏观的目的。

1 综合分析的地质含义

不同种类、不同性质的事物组合(综合)在一起。如,综合治理、综合平衡、综合大学、综合艺术等。综合分析的基础资料可思为微观信息,而综合分析的目的,某地的矿产资源潜在价值可视为宏观的结论。

成矿是一个条件苛刻的地质过程。它需要各种地质条件都具备才能成矿。其中有地壳构造运动、成矿地质环境、成矿物质来源、成矿富集条件、成矿后的矿床保存条件等因素。

微观信息的获取和综合分析,是获得宏观地质结论的前提条件。只有客观、公正、正确、全面的综合分析,才能获得正确的地质结论,即该地区有没有矿产的条件和价值。

不同矿种,其次重面也不一样。归纳起来分成沉积型、花岗岩性和变质型三大类(也可分成外生、内生和变质三大类)。每一类的成矿要求都不同,而且差别很大。

2 综合分析的思路

找矿是一个很复杂的课题。因素众多,关系复杂,层次分明。

综合就是将各种指标作为一个客观、整体、系统、全面、完整的一个整体,最后将地区的地质特征进行评价,是否有成矿的条件,是否值得进行进一步考察工作。因此,客观、整体、系统、全面、完整是地质工作进行综合评价的根本思路。

综合分析从微观着手,达到宏观的目的。

综合分析要有层次概念。在大的方面,资料有地质、物化探、遥感等内容。每个资料同样具有层次性。每个层次离不开不同矿种的寻找要求。

综合分析有主次之分、大小之分。不能一锅煮。

3 综合分析的例子

1968年,我们普查组5个人进入江西省崇仁县礼陂地区进行煤矿普查工作。该地区1962年进行过地质勘探,勘探报告认为该地区没有进一步开采价值,煤炭储量只有47万吨。可是当我们深入了解勘探报告时,在钻探资料中,煤层的采取率几乎等于0,打丢了不少煤层,煤层厚度也不到1米,变化很大。与我们在地表和民间开采的老窿中所见到的煤层厚度相差很大,浅部煤层一般在1米以上,层数多。礼陂地区老窿漫山遍野,说明当时当地老百姓仍在开采,煤炭行业很兴旺。煤组分为A、B、C三组。A煤组分布在矿区南部,有A1、A2两个煤层。形成向斜构造,向北地层变薄,煤层厚度变薄,无开采价值。B煤组分布在矿区中部,也分为B1、B2两个煤层。分布广,煤层稳定。C煤组分布在矿区的中北部,有C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8八个煤层,其中C1、C2、C4三个煤层分布广,稳定性好。具有开采价值。可是勘探报告只提到C2煤层可采。把C1和C4两个煤层打丢了。实际上C1煤层比C2煤层更好、更稳定。本地区安源煤系沉积地层巨厚,地层层次性好,地层稳定性好,连续性好,植物化石丰富,构造破坏不大等特点。本地区成煤条件非常好,虽然后期断裂、褶皱破坏在个别局部地区严重,总的煤层稳定。水文地质条件也比较好。开采条件良好。交通便利。本地老百姓采煤经验丰富。礼陂煤矿的地层厚度巨大,可以成为安源煤系的标准剖面。我们认为勘探报告不符合实际情况。根据综合分析的结果。我们打报告要求重新勘探。要求提高钻探质量,尤其煤芯的采取率。三年勘探结束后,多发现一层最厚最稳定的C1煤层,煤炭储量由47万吨猛增到350多万吨,给国家创造力3.5亿元财富(按当时一吨煤100元计算),煤矿开采了50年,至今没有采完。

这就是我们综合地表地质资料、钻探资料、钻探质量等资料的结果。从这个经验、教训,我们发现地质勘探的综合分析很重要。

4 综合分析的混沌性

(1)综合分析的混沌性对初值具有极端的敏感性,对初始条件的微小变化具有高度的敏感依赖性(蝴蝶效应);这里指的初值是指成矿的微观条件;

(2)综合分析可用最大 Lyapunov 指数大于零来表征;

(3)综合分析的混沌吸引子在相空间内,整体上是有界的,但是在吸引子内相轨迹具有高度不稳定性,除了最大的 Lyapunov 指数大于零外,还具有有限值的拓扑熵和测度熵。混沌映射具有拓扑传递性;

(4)综合分析的混沌吸引子的几何特性是具有分形和自相似嵌套结构;具有连续功率谱;

(5)综合分析的混沌吸引子具有遍历性;

(6)综合分析的混沌经常与分岔、分形和多种奇怪吸引子甚至排斥子等复杂动力现象共存;

(7)综合分析具有内在随机性,混沌尽管具有类似随机信号的性质,但它是确定性的运动,其运动的轨迹决定于初值和混沌映射参数。从确定性非线性系统的演化过程看,它们在混沌区的行为都表现出堆积不确定性。然而这种不确定性不是来源于外部环境的随机因素对系统运动的影响;

(8)综合分析在不同的尺度下具有不同的分位数;

(9)综合分析具有丰富的层次性和自相似性的组织结构,地质、物化探、遥感本身层次性明显;

(10)综合分析,打破了人们头脑中的思维模式,拓宽了科学研究的新领域;

(11)综合分析,使人们从总体上、全局上和演化上看事物一切可能的变化;

(12)综合分析,能揭示自然界的本身规律;

(13)综合分析,它显示确定性与随机性、简单性与复杂性、有序与无序之间的辩证关系。

5 综合分析的量子性

(1)综合分析:综合是由若干要素组成的具有独立要素所没有的性质和功能的有机整体,表现出整体的性质和功能不等于各个要素性质和功能的简单叠加;

(2)综合分析:由于综合的各个要素存在各种差异,系统组织在地位和作用,结构和功能上表现出具有质的差异的等级秩序性即层次性;

(3)综合分析:具有不断与外界环境进行物质,能量,信息交换的性质和功能,开放性是系统演化的前提,也是系统稳定的条件。

(4)综合分析:综合在与环境相互作用的过程中,在一定范围内系统的发展和变化几乎不受条件和途径的影响,表现出某种趋向预定状态的特性。

(5)综合分析:周期失稳而发生状态变化是一个突变过程,是系统质变的一种基本形式。

(6)综合分析:开放系统能够在一定的范围内进行自我调节,保持和恢复系统原有的有序状态,功能结构,具有一定自我稳定的能力。

(7)综合分析:开放系统由于复杂的非线性作用而使涨落得以放大,从而产生更大范围更强烈的长程相关,系统内部各个要素自发地组织起来,系统从无序向有序,从低级有序向高级有序发展。

(8)综合分析:系统的结构功能,存在方式和演化过程具有有差异的共性,是系统统一性的一种表示。系统表现出同构和同态。

(9)综合分析:综合有自动发展和变化的功能,即自身保护的功能。

(10)综合分析:综合随时间有连续性的特点。

(11)综合分析:综合随着时间的推移有继承性的功能。

(12)综合分析:综合在发展过程中有分异及进化的趋向,使生物系统由单一到多样化,由低级到高级发展。完善的人类系统逐渐聪明,控制世界的能力越来越强。

(13)综合分析:系统有从稳定到活跃的周期性变化的特点。

(14)综合分析有自我完善能力的原理。 

综合分析只是一种方法,一种思路。用得好可以创造巨大的物资财富,给国家做出重大贡献。搞得不好一事无成。因此,综合分析是一个值得研究的课题。

 东华理工大学 退休教师  王京贵